Substance Designer矿石材料制作教程

艺术家Ishan Verma分享如何在Substance Designer中创建矿石材料，并介绍使用数学公式调整颜色的方法。

01

参考

矿石材料项目主要是为了探索色彩工作流程并从中创建新的东西。因此开始寻找参考图像，并找到一些五颜六色的矿石。

工作流程包含参考研究的步骤，在步骤中收集参考。在图像中寻找的是大，中，小细节，纹理，表面和鲜艳的高分辨率颜色，还尝试找到一些实用的图像，这些图像展示了完成后如何进一步使用此纹理或材质。

02

创建表面

开始使用带有钟形的瓷砖采样器创建基础表面，并混合云2和水晶1来驱动该形状并将其四处飞溅。

对于表面变形，应用“非均匀模糊”并在其上使用“方向变形”。然后使用此扭曲，使用“坡度模糊”来创建形状不均匀性。将其反转，并使用直方图范围创建一个高通并抵消深度。 创建基本形状1，这里使用单元创建轻微的抽象形状。为此使用另一个正方形的瓷砖采样器作为输入，并使用先前创建的曲面法线贴图来矢量变形形状，还使用自定义蒙版的Grunge贴图13。 使用距离节点，将图块采样器数据驱动到最大值，这样就可以进行抽象的单元格排列，再使用距离节点创建两个像元布置。

对于第一个，使用直方图范围对随机灰度值进行范围划分，并掩盖一些灰度值。对于第二个，使用带有斜角的“边缘检测”，将它们与最小变暗模式混合在一起，并使用“反转”和“色阶”节点来收紧形状。

然后使用“基本形状1”，创建很多称为“基本形状2”的表面变化和表面变形。再使用级别输出，并使用“模糊HQ”灰度对其进行模糊处理，进行直方图扫描以创建均匀的蒙版，再进行混合主模糊节点，使用“减法”(Subtract)混合创建边缘检测作为具有轻微渐变的输出。只有将其放在自定义蒙版输入的图块样本中。在同一个图块采样器-形状输入中使用升级的钟形形状，并把它倒转。

然后使用柔光混合模式将倒置的图块采样器与基本形状1数据混合，将其模糊并降低了水平。

03

主表面混合

一旦完成基本形状，使用这个基本形状来创建主曲面混合。为此创建基础形状2和形状1的混合，使用叠加混合模式创建该混合。然后使用直方图范围进行“自动色阶”以降低该值，并使用“柔光”混合模式将其与基础曲面混合。

再使用“自动色阶”节点，将其与“非均匀模糊”节点结合并进行直方图扫描，使用“覆盖”模式将其与主表面混合混合。

04

次要表面混合

首先创建一个边缘孔，然后选择“主表面”并将其之前创建的图块采样器混合，但这次使用“分度”混合模式减去具有轻微“主表面”色彩的倒置孔数据数据。

之后创建辅助曲面混合。使用“ Crystal 1”节点，并在主表面上进行浮雕，执行“自动色阶”和“色阶”节点以固定色调和值。再对边缘孔和之前创建的表面进行融合，让其具有多孔边缘感觉，并使用“自动色阶”节点固定色调范围。

最后添加Quantize节点，并将其混合在主要形状上，以在顶部创建方向性的分形形状效果。创建完矿石的主表面后，将重点“表面变形”与“表面噪声”上。

05

表面变形

对于表面变形，创建一个自定义噪声，该噪声是四种噪声的混合，这些噪声是Grunge Map 004，Scratch Generator，BnW Spots 1和Clouds 1模式。 使用自定义噪波定向扭曲主表面，使“坡度”模糊以增加表面变形。使用“安全变换”节点添加“水分噪声”节点并进行平铺。使用两个“方向扭曲”节点扭曲主要形状，并通过基本“水分噪声”驱动形状。然后使用“柔光混合”模式将变形的形状混合在主要形状上。 对于生成Albedo贴图，可以创建无损的彩色贴图管线，并花费很多时间进行大量迭代，创建出名为ColorTools的节点。 ColorTools节点工作流程：

ColorTools节点使用由色度颜色空间数学表达式驱动的“平铺生成器”节点，该数学运算将从原始颜色数据给出的RGB值转换为由梯度图驱动的噪声。可以手动选择渐变图中的颜色值，也可以在任何图像上绘制颜色值。插入“原始颜色”数据输入后，创建从渐变图中获取的特定颜色的色度值图表。

第二个输入用于法线贴图，该节点获取该法线贴图并创建10个不同的蒙版导数。使用从上面的输入中获取的每个色度样本来驱动蒙版，并创建一系列颜色，这些颜色可以一次又一次地分层以获得无损的颜色输出。因此在此处更改“高度图”中的任何内容都不会影响渐变以及最终的反照率。

使用色度图转换的数学，将RGB值转换为0到1的范围，这可以通过将值除以255来完成：

R =来自节点/ 255的

色度G =来自节点/ 255的

色度B =来自节点/ 255的色度

找到R，G和B的最小值和最大值。

min =(R值)

max =(B值)

通过将最大值和最小值相加并除以2来计算亮度值。

(最大+最小)/ 2 =亮度

色相公式取决于最大的RGB颜色通道，公式是：

如果红色最大，则色相=(GB)/(最大最小值)

如果绿色最大，则色相= 2.0 +(BR)/(最大最小值)

如果蓝色最大，则色相= 4.0 +(RG)/ (最大-最小)

混合这些内容将为HSL，HSV，sRGB和色度提供好的工作流程。亮度是颜色值的亮度，色度是颜色值本身。在此节点中，主要驱动程序是色度网格。这个网格是上面提到的图块采样器和色度数学创建的，色度和亮度的混合给出最终输出，即转换后的RGB值。

06

反照率

为了创建反照率图，使用Adobe的“图像渐变”工具从真实矿石图像中提取颜色值。

然后使用上述方法，并驱动Gradient Maps(渐变贴图)来挑选所有从Adobe颜色工具派生的颜色数据。再创建多组颜色驱动程序，使用从曲率平滑和RGBA拆分中获取的蒙版，并将它们彼此混合。 混合完成后，要想更改颜色，只需要调整颜色驱动器滑块。更改高度图中的内容不会影响颜色数据和像素位置中的任何内容，因为已经使用色彩空间数学对其进行设置。 对于宏观粗糙度，拍摄一张Grunge 12贴图，并以“高度图”作为强度定向扭曲它。然后使用“尘埃”节点创建斑点蒙版，并将其与灰色底色混合。使用“最大(Lighten)”将其混合，再次使用“柔光”模式对其进行混合。

将散布有方向扭曲的“ Grunge”贴图混合在“散斑图”上，并从先前创建的“微粗糙度图”中减去，创建了“粗糙度图”。

07

环境光遮挡

创建AO贴图，使用散度为0.15的“环境光遮挡”节点，并使用频率进行播放以获得稳定的深度，从中排除所有顶表面数据。 对于额外的表面角度和微细节遮挡数据，使用曲率平滑的法线，并使用直方图扫描来创建用于顶部火炬表面数据和缝隙的蒙版。然后使用“乘法”模式将其混合，为了调平频率，使用“直方图范围”来调平以下混音的范围，并将其插入AO输出。渲染器渲染在UE4中展示。 下面是UE4工作示例：

矿石材料已经制作完成，最困难的部分是创建“色彩工具”节点。其次是对不同的颜色元素进行分层，并以对比的方式设置正确的颜色值，因此更改高度不会影响颜色像素的位置。我从这个项目中学到了很多东西，例如创建非破坏性的Color Map工作流程，这实现了Substance Designer中关于色彩空间数学和函数的主要方法。